浅谈国家图书馆改扩建工程电气改造要点

孙海龙 / 陈 琪 / 宋大伟 / 程培新

(中国建筑设计院有限公司， 北京 100044)

1 概述

既有建筑改造工程是指将原有建筑或构筑物局部拆除，再按新的用途和要求进行建筑安装的工程。按国内标准，公共建筑设计使用年限通常为50年。从实际使用情况来看，建筑主体结构可满足50年及以上的使用年限，但以国内目前的工艺水准，水暖管道、电线电缆、配电箱(柜)等机电设备的使用寿命通常只有20～30年，所以上世纪80年代的既有建筑已陆续进入改造期。

2 项目简介

国家图书馆是文化部直属社会公益性事业单位，是一家综合性研究图书馆，同时又是综合性公共图书馆。国家图书馆是国家的总书库，并集中了文献资料信息的采编、加工、存储及典藏等多项功能，是世界藏中文图书(刊)最丰富的图书馆。南区(一期)工程于1987年正式开馆，总建筑面积约14万m2，由15栋单体建筑组成建筑群体。二期工程建成后，南区(一期)主要服务以科学研究型人群为主，二期以公共性服务为主。

南区(一期)工程占地7.42ha，绿地率30%。总藏书量2 300万余册，阅览座位3 000位，读者日均流量1.4万人次，全年接待读者约450万人次。主馆区布置在东西侧及南侧，行政区布置在北侧，展览厅与报告厅在东侧，动力站房在西北侧。外立面以白色水泥剁斧石为基座，墙面为淡蓝色小面砖，配以孔雀蓝琉璃瓦的大屋顶。

3 国家图书馆一期维修改造工程总体改造原则

1)本次维修改造工程的原则是：在保持原建筑结构基本不变的前提下，“外观修缮见新，功能调配合理，陈旧设备更新，系统配置完善，节能改造见效，馆藏图书安全”。

2)通过维修改造，使建筑物外观基本保持原有建筑风格；内部使用功能得到优化和保障；使用环境进一步舒适、环保和节能；管理进一步便捷高效；设施更加先进、安全、可靠。

3)在建筑整体格局上，维修改造要充分尊重原有建筑的风貌和结构体系。

4)该建筑自投入使用至今20多年，相比当初的设计规范，现行规范已发生很大变化。本次改造应在尊重历史、尊重建筑现有条件的情况下，分析存在的问题，分析各系统改造的可行性，进而得出科学合理的改造方案。

5)根据图书馆事业发展，国家图书馆正在对一期、二期、古籍馆的业务格局进行重新合理规划。

4 技术难点

4.1 需执行新规范、新标准

国家图书馆设计于上世纪80年代，2011年改造时现行规范与建造时的规范相比已经发生很大变化，现场踏勘时发现多个位置采用铝质电缆，腐蚀、老化严重。重新设计时需执行《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)、《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-98)、《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)(设计时2013版未出)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)(2005年版)等现行规范。对比老规范，新规范在理念上更新很大，引入了很多新产品、新技术，电气专业在考虑机房、管井及强弱电系统的配置情况时，必须严格执行新规范。

4.2 机房、电气竖井

电气机房及强、弱电竖井的合理设置是电气专业整个改造过程中的基础及关键，在初步设计开始前，一定要进行现场踏勘，充分了解机房、管井的设置现状。在了解现状的基础上，考虑机电系统设计方案，针对建筑初步设计条件图研究对机电系统的要求，特别是根据图中现有机房、管道井的位置和面积分析对其进行改造的可行性，提出修改意见；提出新增加的机房和管道井的大致面积和初步位置、大型设备的吊装孔位置和尺寸要求以及对运输通道的要求、对建筑方案修改的其他建议等。

国家图书馆改造工程各子项内配电间设置情况尚可，每个子项基本有配置，但面积不足，需根据新规划的配电柜数量与建筑专业协调增设面积，个别子项根据电源进线方向适当调整位置。

国家图书馆改造工程各子项的现状电气竖井情况不理想，仅高层建筑设有强电竖井且无弱电竖井，多层建筑则均无强、弱电竖井。按现行规范要求，所有子项均需要设置强电及弱电竖井。建筑布局调整后，既要增设强、弱电竖井，又要尽量减少对建筑功能的影响显得较为困难。在初步设计初期阶段，经过反复与建筑专业协调，结合核心筒、电梯间、楼梯间等位置设置电气竖井的方案较为合理，可保证竖向对齐贯通。个别子项则很难做到竖向对齐，不得已进行转换。

4.3 外部条件

电气专业应结合本工程的实际情况，针对甲方提供的外部资料(设计任务书的要求、外部市政资料等)进行本工程适用性的复核，对于不满足或缺少的内容，向项目经理提出文字需求意见，由项目经理向甲方索要。

林雪川表示，自己抓着黎永兰继续往河边走去，在走了一段路之后，黎永兰咬了林雪川的左大臂，林雪川于是顺势左右手一起往黎永兰的头上打去，黎永兰就往后面倒下，脑部着地。

5 设计思路及实施

国家图书馆改扩建工程的设计范围为：变配电系统、电力配电系统、照明系统、防雷接地系统、火灾自动报警及消防联动控制系统，各智能化系统由甲方另行委托设计。

5.1 照明

照明设计依据《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)的规定，并参考《图书馆建筑设计规范》(JGJ 38-99)表7.3.2中的规定。书库照明是本工程照明设计的重点，设计要点如下：

1)书库照明宜选用不出现眩光的灯具、书架上非截光型灯具照明。

2)灯具与图书资料等易燃物的垂直距离不应小于0.5m。

3)书库照明宜分区分架控制，书架通道照明应有单独开关，通道两端都有通道时应设双控开关。

4)为提高底层书架的垂直照度，书库地面宜采用反射系数高，无光泽的建筑材料做饰面。既可以增加地面的反射比，也不会产生反射眩光。

5)电源总开关应设于书库外，凡采用金属书架并在其上敷设AC 220V电源线路，安装灯具及其开关插座的书库，必须设置剩余电流保护装置。

综合书库设计要点及书库实际情况，改造设计中书库照明的控制采用顶部设置照明感应器的方式控制，所有书架照明感应器位置通过现场试验确定，要求人走进书架通道一步方可亮灯，主通道及隔壁通道人员行走不会触发感应开关，探测器探测直径：2m≤D≤8m，可调。后期验收实际测试表明此控制方式表现良好，并得到了馆方使用人员的肯定。

5.2 变电所

国家图书馆变电所改造于2007年，因经费有限，本着节约的原则，能利用的设备尽量利用。经与甲方协商确定高压柜、变压器不进行更换，低压柜全部重新设计，拆除下来的框架、塑壳断路器返厂认证合格后可继续利用。

变电所作为所有子项中最后改造的项目，改造时大部分单体建筑已投入试运行。如何既保证变电所的正常施工，又保证各单体建筑的正常用电，是变电所改造的难点。经过与甲方、总包单位反复沟通，确定了3组(6台)变压器分3次进行改造的方案。每次只改1组(2台)变压器，改造此组变压器时，需将其所带负荷分散至另外2组变压器。

5.3 防雷接地

本项目为修缮、改造工程，防雷、接地只能利用原建筑现有的防雷接地系统。原建筑设计时要求基础联结在一起。

1)现有的防雷接地测试点，初步调查共26点。

2)原有建筑接地系统为TN-C系统，这次修缮需改造为TN-S系统。

3)原有建筑屋顶避雷网，本次仅进行修缮，更换其锈蚀部分。突出屋面的所有金属构件均应与避雷带可靠焊接。

4)原有建筑防雷引下线因暗敷在柱子或墙内，本次修缮不做修改。

5)本次改造，变电室的高压柜及变压器不做改动，在变电所设置MEB。在一层外墙的室内，距顶板0.2m处，敷设40×4(mm)热镀锡扁铜，与原有建筑防雷接地测试点连接，形成国家图书馆整个建筑群的MEB，此处MEB与变电所的MEB联结。同时使国家图书馆成为一个总等电位建筑。

6)建筑物强、弱电共用接地装置，所有强、弱电接地，水、暖、电进出户金属管线均用WDZ-BYJF-750V-1×25mm2PC32与MEB联结。

7)每栋建筑配电室内距地0.2m，敷设一圈40×4(mm)镀锌扁钢，并连接上述MEB及配电柜下的基础槽钢，配电室内另设一个接地端子箱。

8)每栋建筑配电室内接地端子箱引出2～4根40×4(mm)镀锌扁钢分别引至所在楼内的强、弱电竖井。

9)各层强、弱电井分别敷设一圈40×4(mm)镀锌扁钢(距地0.2m,明敷)，并垂直敷设2根40×4(mm)镀锌扁钢。

10)国家图书馆所有防雷接地测试点的接地电阻要求小于0.5Ω，实测不满足要求时，从现有防雷接地测试点处引出接地端子，补打接地极。

6 结束语

改造建筑不同于新建建筑，受场地、建筑等现状条件制约较多。良好的改造设计必须建立在充分的现场调研之上，只有充分了解现状，才能因地制宜制定出合理的改造方案。本文列出的几个系统仅为改造工程中众多系统中的几个代表，仅供同行参考，有不当处敬请谅解。

[1] 中国建筑东北设计研究院主编. 民用建筑电气设计规范(JGJ 16-2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 国家技术监督局，中华人民共和国建设部.高层民用建筑设计防火规范(2005年版)(GB 50045-95)[S].北京：中国计划出版社，2005.

[3] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑照明设计标准(GB 50034-2004)[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[4] 中国建筑西北设计研究院主编.图书馆建筑设计规范(JGJ 38-99)[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.